死端微濾過(guò)程運(yùn)行條件的優(yōu)化及膜通量的預(yù)測(cè)研究.pdf

1、本論文首先在自制的攪拌死端微濾膜裝置上,研究了攪拌速率、溫度、操作壓力和濃度對(duì)酵母懸浮液膜通量的變化規(guī)律性的影響,并利用多元線性回歸方法定量研究了操作條件對(duì)膜通量的影響程度。研究結(jié)果表明：(1)在壓力為0.04MPa～0.10MPa范圍內(nèi),攪拌速率(ω)、溫度(T)和操作壓力(P)對(duì)膜通量都具有顯著的影響,各操作條件對(duì)膜通量的影響程度大小為：攪拌速率(64.9％)>溫度(14.4％)>壓力(12.9％)>濃度(7.8％);(2)通過(guò)多元

2、線性回歸方法得到的膜通量與操作條件之間的回歸方程為：J=-1.804×10-7+3.149×10-5P+3.52×10-7T-2.573×10-6C+1.388×10-8ω。 其次,在死端微濾器上,使用膜孔徑為0.1μm的聚丙烯腈(PAN)微濾膜對(duì)活性污泥混合液進(jìn)行了過(guò)濾并運(yùn)用多元線性回歸方法定量研究了膜生物反應(yīng)器處理生活污水過(guò)程中運(yùn)行條件對(duì)膜的過(guò)濾性能(膜滲濾液的累積體積V)和污水處理效果(COD、NH3-N)的影響程度。研究

3、結(jié)果表明：(1)污泥齡(SRT)對(duì)膜滲濾液的累積體積基本上沒有影響,與之相比,跨膜壓力(TMP)、混合液懸浮污泥濃度(MLSS)、溶解氧濃度(DO)、pH值(pH)、溫度和水力停留時(shí)間(HRT)都具有顯著影響。運(yùn)行參數(shù)與膜滲濾液累積體積之間的定量關(guān)系為V=249.64TMP-0.056MLSS+31.69DO+55.06pH-5.25T-8.82HRT+16.24;(2)跨膜壓力和溶液pH值對(duì)膜生物反應(yīng)器的COD去除效果幾乎沒有影響,溫

4、度、污泥齡和水力停留時(shí)間都是顯著影響因子,其相對(duì)影響程度比例分別為63.9％、13.6％和14.7％,而混合液懸浮污泥濃度和溶解氧濃度是一般影響因子?；貧w所得的膜滲濾液中COD的濃度與各運(yùn)行參數(shù)之間的定量關(guān)系式為COD=0.0073MLSS-5.64DO+2.86T+0.099SRT+2.48HRT-88.82;(3)跨膜壓力和水力停留時(shí)間對(duì)NH3-N的去除沒有影響,混合液懸浮污泥濃度和pH值對(duì)NH3-N的去除都有較大的影響,是顯著性影

5、響因子,所占相對(duì)比例分別為40.5％和26.7％,而溶解氧濃度、溫度和污泥齡的影響較小,屬于一般性影響因子?；貧w所得的膜滲濾液中NH3-N的濃度與各運(yùn)行條件之間的定量關(guān)系式為NH3-N=0.017MLSS-12.99DO-28.86pH+0.90T+0.13SRT+201.30。 再次,利用阻力疊加模型對(duì)微濾過(guò)程中膜污染的特性進(jìn)行了分析,并運(yùn)用多元線性回歸法對(duì)不同污染物對(duì)各種類型過(guò)濾阻力的貢獻(xiàn)大小進(jìn)行了定量分析。研究結(jié)果表明：(

6、1)污染物主要存在于污泥濾餅層和凝膠層中,污泥濾餅阻力和凝膠層阻力是主要的膜過(guò)濾阻力,其中污泥濾餅阻力起支配性作用；(2)凝膠層阻力Rg與混合液懸浮污泥、胞外聚合物(EPS)、膠體無(wú)關(guān),而僅與溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)濃度有關(guān),并且兩者的關(guān)系為Rg=1.4695×1011SMP;(3)混合液懸浮污泥、胞外聚合物和膠體對(duì)膜孔堵塞阻力Rp的貢獻(xiàn)大小分別為21.7％、17.6％和60.7％,而對(duì)污泥濾餅阻力Rs的貢獻(xiàn)大小分別為22.1％、44

7、.4％和33.5％,它們與Rp和Rs之間的定量關(guān)系式分別為Rp=-1.4878×107MLSS+8.7254×108EPS+6.1774×109Colloid 和Rs=1.1309×109MLSS+8.4635×108EPS+1.2142×1011Colloid,而溶解性微生物產(chǎn)物對(duì)Rp和Rs沒有影響。最后,利用達(dá)西定律和質(zhì)量守恒原理建立了用于預(yù)測(cè)攪拌條件下死端微濾過(guò)程膜通量的數(shù)學(xué)模型。模型參數(shù)--剝蝕系數(shù)K用來(lái)表示因攪拌作用導(dǎo)致的顆粒